• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.197-205
• /
• 2005

RF MEMS 기술에서 패키지의 개발은 매우 중요하다. RF MEMS 패키지는 소형화, hermetic 특성, 높은 RF 성능 및 신뢰성을 갖도록 설계되어야 한다. 또한 가능한 저온의 패키징 공정이 가능해야 한다. 본 연구에서는 저온 공정을 이용한 RF MEMS 소자의 hermetic 웨이퍼 레벨 패키징을 제안하였다. Hermetic sealing을 위하여 약 $300{\times}C$의 Au-Sn 공정 접합 (eutectic bonding) 기술을 사용하였으며, Au-Sn의 조합으로 형성된 sealing부의 폭은 $70{\mu}m$이었다. 소자의 전기적 연결을 위하여 기판에 수직 via hole을 형성하고 전기도금 (electroplating) 방법을 이용하여 Cu로 채웠다. 완성된 RF MEMS 패키지의 최종 크기는 $1mm\times1mm\times700{\mu}m$이었다. 패키징 공정의 최적화 및 $O_2$ 플라즈마 애싱 공정을 통하여 접합 계면 및 via hole의 void들을 제거할 수 있었다. 또한 패키지의 전단 강도 및 hermeticity는 MIL-STD-883F의 규격을 만족하였으며 패키지 내부에서 오염 및 기타 유기 물질은 발생하지 않았다. 패키지의 삽입 손실은 2 GHz에서 0.075 dB로 매우 작았으며, 여러 종류의 신뢰성 시험 결과 패키지의 파손 및 성능의 감소는 발견되지 않았다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2007년도 춘계학술발표대회 및 제12회 신소재 심포지엄
• /
• pp.14.2-14.2
• /
• 2007

• 센서학회지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.58-64
• /
• 2006

In this study, we describe a low-temperature wafer-level thermocompression bonding using electroplated gold seal line and bonding pads by electroplating method for RF-MEMS devices. Silicon wafers, electroplated with gold (Au), were completely bonded at $320^{\circ}C$ for 30 min at a pressure of 2.5 MPa. The through-hole interconnection between the packaged devices and external terminal did not need metal filling process and was made by gold films deposited on the sidewall of the throughhole. This process was low-cost and short in duration. Helium leak rate, which is measured to evaluate the reliability of bonded wafers, was $2.7{\pm}0.614{\times}10^{-10}Pam^{3}/s$. The insertion loss of the CPW packaged was $-0.069{\sim}-0.085\;dB$. The difference of the insertion loss between the unpackaged and packaged CPW was less than -0.03. These values show very good RF characteristics of the packaging. Therefore, gold thermocompression bonding can be applied to high quality hermetic wafer level packaging of RF-MEMS devices.

• 반도체디스플레이기술학회지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.5-9
• /
• 2004

A new wafer level packaging scheme is presented as an alternative to MEMS package. The proof-of-concept structure is fabricated and evaluated to confirm the feasibility of the idea for MEMS wafer level packaging. The scheme of this work is developed using an electroplated tin (Sn) solder. The critical difference over conventional ones is that wafers are laterally bonded by solder reflow after LEGO-like assembly. This lateral bonding scheme has merits basically in morphological insensitivity and its better bonding strength over conventional ones and also enables not only the hermetic sealing but also its electrical interconnection solving an open-circuit problem by notching through via-hole. The bonding strength of the lateral bonding is over 30 Mpa as evaluated under shear and the hermeticity of the encapsulation is 2.0$\times10^{-9}$mbar.$l$/sec as examined by pressurized Helium leak rate. Results show that the new scheme is feasible and could be an alternative method for high yield wafer level packaging.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.29-36
• /
• 2008

본 연구에서는 MEMS 소자의 직접화 및 소형화에 필수적인 through-wafer via interconnect의 신뢰성 문제를 연구하였다. 이를 위하여 Au-Sn eutectic 접합 기술을 이용하여 밀봉(hermetic) 접합을 한 웨이퍼 레벨 MEMS 패키지 소자를 개발하였으며, 전기도금법을 이용하여 수직 through-hole via 내부를 구리로 충전함으로써 전기적 연결을 시도하였다. 제작된 MEMS 패키지의 크기는 $1mm{\times}1mm{\times}700{\mu}m$이었다. 제작된 MEMS패키지의 신뢰성 수행 결과 비아 홀(via hole)주변의 크랙 발생으로 패키지의 파손이 발생하였다. 구리 through-via의 기계적 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들에 대해서 수치적 해석 및 실험적인 연구를 수행하였다. 분석 결과 via hole의 크랙을 발생시킬 수 있는 파괴 인자로서 열팽창 계수의 차이, 비아 홀의 형상, 구리 확산 현상 등이 있었다. 궁극적으로 구리 확산을 방지하고, 전기도금 공정의 접합력을 향상시킬 수 있는 새로운 공정 방식을 적용함으로써 비아 홀 크랙으로 인한 패키지의 파괴를 개선할 수 있었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• 제15권2호
• /
• pp.91-95
• /
• 2014

This paper presents the structure and process technology of simple and low-cost wafer-level packaging (WLP) for thin film radio frequency (RF) devices. Low-cost practical micromachining processes were proposed as an alternative to high-cost processes, such as silicon deep reactive ion etching (DRIE) or electro-plating, in order to reduce the fabrication cost. Gold (Au)/Tin (Sn) alloy was utilized as the solder material for bonding and hermetic sealing. The small size fabricated WLP of $1.04{\times}1.04{\times}0.4mm^3$ had an average shear strength of 10.425 $kg/mm^2$, and the leakage rate of all chips was lower than $1.2{\times}10^{-5}$ atm.cc/sec. These results met Military Standards 883F (MIL-STD-883F). As the newly proposed WLP structure is simple, and its process technology is inexpensive, the fabricated WLP is a good candidate for thin film type RF devices.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
• /
• 한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 추계 기술심포지움
• /
• pp.129-133
• /
• 2001

In this paper, hermetic sealing was studied fur wafer level packaging of the MEMS devices. With the flip-chip bonding method, this B-stage epoxy sealing will be profit to MEMS device sealing and further more RF-MEMS device sealing. B-stage epoxy can be cured 2-step and hermetic sealing can be obtained. After defining $500{\mu}{\textrm}{m}$-width seal-lines on the glass cap substrate by screen printing, it was pre-baked at $90^{\circ}C$ for about 30 minutes. It was then aligned and bonded with device substrate followed by post-baked at $175^{\circ}C$ for about 30 minutes. By using this 2-step baking characteristic, the width and the height of the seal-line were maintained during the sealing process. The height of the seal-line was controlled within $\pm0.6${\mu}{\textrm}{m}$ and the strength was measured to about 20MPa by pull test. The leak rate of the epoxy was about $10^7$ cc/sec from the leak test.

• 센서학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.354-359
• /
• 2020

The high vacuum hermetic sealing technique ensures excellent performance of MEMS resonators. For the high vacuum hermetic sealing, the customization of anodic bonding equipment was conducted for the glass/Si/glass triple-stack anodic bonding process. Figure 1 presents the schematic of the MEMS resonator with triple-stack high-vacuum anodic bonding. The anodic bonding process for vacuum sealing was performed with the chamber pressure lower than 5 × 10^-6 mbar, the piston pressure of 5 kN, and the applied voltage was 1 kV. The process temperature during anodic bonding was 400 ℃. To maintain the vacuum condition of the glass cavity, a getter material, such as a titanium thin film, was deposited. The getter materials was active at the 400 ℃ during the anodic bonding process. To read out the electrical signals from the Si resonator, a vertical feed-through was applied by using through glass via (TGV) which is formed by sandblasting technique of cap glass wafer. The aluminum electrodes was conformally deposited on the via-hole structure of cap glass. The TGV process provides reliable electrical interconnection between Si resonator and aluminum electrodes on the cap glass without leakage or electrical disconnection through the TGV. The fabricated MEMS resonator with proposed vacuum packaging using three-layer anodic bonding process has resonance frequency and quality factor of about 16 kHz and more than 40,000, respectively.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.11-15
• /
• 2001

본 연구에서는 RF-MEMS소자의 웨이퍼레벨 패키징에 적용하기 위한 밀봉 실장 방법에 대하여 연구를 하였다. 비전도성 B-stage에폭시를 사용하여 밀봉 실장하는 방법은 플립칩 접합 방법과 함께 MEMS 소자 패키징에 많은 장점을 줄 것이다. 특히 소자의 동작뿐만 아니라 기생성분의 양을 줄여야 하는 RF-MEMS 소자에는 더욱더 많은 장전을 보여준다. 비전도성 B-stage 에폭시는 2차 경화가 가능한 것으로 우수한 밀봉 실장 특성을 보였다. 패키징시 상부기관으로 사용되는 유리기판 위에 500 $\mu\textrm{m}$의 밀봉선을 스크린 프린팅 방식으로 패턴닝을 한 후에 $90^{\circ}C$와 $170^{\circ}C$에서 열처리를 하였다. 2차 경화 후 패턴닝된 모양이 패키징 공정이 끝날 때까지 계속 유지가 되었다. 패턴닝 후 에폭시 놀이가 4인치 웨이퍼에서 $\pm$0.6$\mu\textrm{m}$의 균일성을 얻었으며, 접합강토는 20 MPa을 얻었다. 또한 밀봉실장 특성을 나타내는 leak rate는 $10^{-7}$ cc/sec를 얻었다.

• 로봇학회논문지
• /
• 제2권3호
• /
• pp.249-254
• /
• 2007

본 논문에서는 웨이퍼 레벨 밀봉 실장된 수직 운동 가속도 신호를 감지할 수 있는 초소형 Z축 가속도 센싱 엘리먼트를 제작하였다. 초소형 Z축 가속도 센싱 엘리먼트는 수직 방향의 정전용량 변화를 필요로 하기 때문에 단일 기판상에 수직 단차의 형성을 가능케 하는 확장된 희생 몸체 미세 가공 기술 (Extended Sacrificial Bulk Micromachining, ESBM) 을 이용하여 제작되었다. 확장된 희생 몸체 미세 가공 기술을 이용하면 정렬오차가 없이 상하부 양쪽에 수직 단차를 갖는 실리콘 구조물의 제작이 가능하다. 또한, MEMS 센싱 엘리먼트의 부유된 실리콘 구조물을 보호하기 위하여 웨이퍼 레벨 밀봉 실장 기술이 적용하여 고신뢰성, 고수율, 고성능의 Z축 가속도 센서를 제작하였다. 신호 처리 회로와 가속도 센서를 결합하여 Z축 가속도 센싱 시스템을 제작하였고 운동가속도 범위 10 g 이상, 정지 드리프트 17.3 mg 그리고 대역폭 60 Hz 이상의 성능을 나타내었다.